Een team van Griffith's Centre for Quantum Dynamics in Australië heeft aangetoond hoe rigoureus kan worden getest of paren fotonen - lichtdeeltjes - Einsteins "spookachtige actie op afstand" weergeven. zelfs onder ongunstige omstandigheden die lijken op die buiten het laboratorium.

Ze toonden aan dat het effect, ook bekend als kwantum non-lokaliteit, kan nog steeds worden geverifieerd, zelfs wanneer veel van de fotonen verloren gaan door absorptie of verstrooiing terwijl ze van bron naar bestemming reizen via een glasvezelkanaal. De experimentele studie en technieken zijn gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

Quantum non-lokaliteit is belangrijk bij de ontwikkeling van nieuwe wereldwijde kwantuminformatienetwerken, waarvan de transmissiebeveiliging wordt gegarandeerd door de wetten van de fysica. Dit zijn de netwerken waar krachtige kwantumcomputers aan gekoppeld kunnen worden.

Fotonen kunnen worden gebruikt om een ​​kwantumverbinding tussen twee locaties te vormen door een paar fotonen te maken die "verstrengeld" zijn - zodat het meten van één de eigenschappen van zijn tweeling bepaalt - en er vervolgens een langs een communicatiekanaal te sturen.

Teamleider professor Geoff Pryde zei dat een kwantumverbinding een veeleisende test moest doorstaan ​​die de aanwezigheid van kwantumnon-lokaliteit tussen deeltjes aan beide uiteinden bevestigde.

"Als de test niet doorgaat, kan een afluisteraar het netwerk infiltreren, " hij zei.

"Naarmate de lengte van het kwantumkanaal groeit, steeds minder fotonen passeren de link, want geen enkel materiaal is perfect transparant en absorptie en verstrooiing eisen hun tol.

"Dit is een probleem voor bestaande kwantum-non-lokale verificatietechnieken met fotonen. Elk verloren foton maakt het voor de afluisteraar gemakkelijker om de beveiliging te doorbreken door verstrengeling na te bootsen."

Het ontwikkelen van een methode om verstrikking te testen in aanwezigheid van verlies is al geruime tijd een uitstekende uitdaging voor de wetenschappelijke gemeenschap.

Het team gebruikte een andere benadering - kwantumteleportatie - om het probleem van verloren fotonen op te lossen.

Dr Morgan Weston, eerste auteur van de studie, zeiden dat ze de weinige fotonen selecteerden die het verliesgevende kanaal overleefden en die gelukkige fotonen teleporteerden naar een andere schone en efficiënte, kwantum kanaal.

"Daar, de gekozen verificatietest, kwantumsturing genoemd, kan zonder problemen, " ze zei.

"Ons schema registreert een extra signaal dat ons laat weten of het lichtdeeltje het transmissiekanaal heeft gehaald. Dit betekent dat de mislukte distributiegebeurtenissen van tevoren kunnen worden uitgesloten, waardoor de communicatie veilig kan worden geïmplementeerd, zelfs bij zeer hoge verliezen."

Deze upgrade is niet eenvoudig - de teleportatiestap vereist alleen extra fotonparen van hoge kwaliteit. Deze extra fotonparen moeten met extreem hoge efficiëntie worden gegenereerd en gedetecteerd, om het effect van de transmissielijn met verlies te compenseren.

Dit was mogelijk dankzij de modernste fotonenbron- en detectietechnologie, gezamenlijk ontwikkeld met het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology in Boulder, Colorado.

Hoewel het experiment in het laboratorium is uitgevoerd, het testte kanalen met fotonenabsorptie gelijk aan ongeveer 80 km optische telecommunicatievezel.

Het team wil hun methode integreren in kwantumnetwerken die worden ontwikkeld door het Australian Research Council Centre of Excellence for Quantum Computation and Communication Technology, en test het in real-life omstandigheden.